基于PLC水厂自控系统的探究

袁洪

摘 要：文章介绍华东地区主用的航务控制语音终端设备EE300的结构、机理、功能、相关排故技巧及状态检测方法，并由此提炼总结出未来中国民航业航务控制设备数字化研制列装、分布式联网部署、快速维护保障的三大趋势走向。

关键词：PLC；水厂；自控系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0019-02

随着城市经济的快速发展，供水问题日趋突显。而自来水厂规模的逐步拓展，使各类控制技术与设备的应用范围逐步扩大，其中，基于PLC自控制系统的应用最多。尽管基于PLC控制系统的广泛运用为自来水厂创造的社会效益和经济效益比较可观，但相关技术人员也应意识到其缺陷，并对其优劣势进行汇总分析。为此，下文将具体阐述在自来水厂中基于PLC自控系统的应用。

1 某水厂供水工艺

某水厂为绍兴水务集团下属主力水厂，设计供水能力50万吨/天。水厂位于绍兴地区，为山地高位水厂，根据净水工艺分成38 m平台和52 m平台。水厂以水库水为水源，通过9.6 km的引水隧道输送到水厂。出厂配水全部依靠重力流方式，由2根D N2000出厂管并入城市供水环网。

2 水厂自控系统概述

水厂采用PLC+PC方式构成集散型自控系统。PLC系统由5个主站和多个附属子站组成。其中主站由CPU模块、以太网模块、网卡、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等组成。子站通过ControlNet网，经同轴电缆和主站通信。PLC主站和子站分别安装有PANEL VIEW、PLUS1000和PANEL VIEW 550触摸屏界面。

PC（上位机）系统采用服务器一客户端的分布式系统。2台冗余的服务器进行人机界面和数据服务的互备，确保控制系统运行的不间断性，其中服务器操作系统为WindowsServer 2003；数据库软件采用SQL SERVE2005。上位机每分钟自动将各字段的历史数据存入数据库，并通过EXCEL编程，自动生成各类型的报表。

整个水厂自控系统采用光纤环网通信，自控系统与其它网络逻辑隔离，生产网络边界处由防火墙控制访问。

3 PLC系统各部分组成

3.1 原水提升泵房控制站

该控制站设于提升泵房，主要负责监控提升泵、变频器、进水阀门组、调流阀、高压配电系统电气参数检测、低配柜等的设备和仪表，实现提升泵的一步化开启、关闭，进水阀门组开闭控制，调流阀的开度调节，高低压配电电气参数上传等功能。

一旦水库水位越过设定水位，取水则应借助两个调流阀的开度实施调整，从而实现自流进水；一旦水位比设定水位低，则依靠多台取水泵进行取水，借助对水泵电机频率进行调节的方式调节进水量。

调流阀的控制方式有手动、中控两种。提升水泵的控制方式有手动、中控和自动控制三种。中控时，通过计算机界面下达命令，可一步化开关相应的取水泵和其进出口阀门.或者单独开关某个阀门或水泵。自动控制时，PLC根据上位机界面上设定的“每小时取水总量”，通过变频，自动调节各水泵的运行负荷。泵房采用变频器，其附带通信模块，通过总线，实现与PLC站的数据通信。

3.2 加氯控制站

该站设定在加氯间，多用于对有关仪表与设备进行监控、加氯。加氯系统包括漏氯检测及中和装置、液氯投加、氯瓶自动切换三种。液氯投加时可使用真空加氯机，主要有后加氯、前加氯、出厂水补氯三种。其中，后加氯是指利用复合环自动加氯的手段进行滤后加氯，也就是说在依照滤后余氯与滤后水流量的PID反馈控制方式后组成的复合环控制；加氯机依照设置的投加率与原水流量的变动对加氯量进行自动调节；前加氯则采取原水流量配比的控制手段。出厂水补氯设置将出厂水补氯点设于清水池出水管上的方式，借助出厂水余氯反馈从而实现对出厂水余氯的自动控制。

3.3 加药间控制站

该站设于加药间，主要负责矾液、石灰的自动配置和投加，沉淀池进水阀门开闭控制，沉淀池刮泥机运行和反应沉淀池自动排泥等功能。

充分发挥出PLC的自动配矾（碱）与自动切换矾（碱）池等诸多作用，同时广泛地收集温度、原水流量、PH值、反应池PH值、浊度等诸多参数，站在整体的角度运用对其适用的公式，将矾（碱）投加量求出来，并实施控制。

石灰投加系统选取依靠PLC系统控制的成套设备，加药间控制站以DP总线与通信模块传输系统数据。石灰投加的目的有：①助凝；②对出厂水的PH值进行调节。

反应池及沉淀池排泥子系统是加药间控制站下的子站。该子站实现反应池及沉淀池的定期排泥，并通过Rs-485总线监控各沉淀池刮泥机PLC站。

3.4 冲洗泵房控制站

该站设于反冲洗泵房，主要负责监控滤池滤格、水质间、鼓风机、空压机、反冲洗水泵、取样泵、自用水泵、增压水泵等的设备和仪表，实现滤池滤格恒水位控制、滤格自动反冲洗操作、反冲洗泵房设备自动控制、滤池水质间仪表参数检测和上传等功能。

水厂的V型滤池共有20个滤格。整个滤池系统由1个反冲洗公共PLC主站、20个滤格子站等来控制，其中滤格主站和子站采用CONTROLNET控制层网络实现通信。3台鼓风机、3台反冲洗泵、2台压缩机由主站控制，各滤格的气动进水、排水阀和气冲、水冲阀、排气阀及清水阀、滤格液位仪、水头损失计由各滤池对应的子站控制。系统实现每单个滤格的恒水位自动控制，并根据各滤格运行时间，建立冲洗等待队列，按先进先出的原则实现各滤格的按序自动反冲洗过程。

在滤格子站安装有PANELVIEW 550人机界面。可通过该现场界面对每单个滤格的气动进水、排水阀和气冲、水冲阀及排气阀进行开关控制，并可设定清水阀开度。

自用水子站负责厂区DN200自用水管网的恒压供水，通过对3大2小共5台自用水泵的增减及变频控制，使自用水管网的压力保持在0.3 MPa附近。

3.5 污泥脱水系统控制站

该站设于污泥脱水车间，主要负责监控污泥脱水系统及辅助设备、反冲洗废水调节池、污泥脱水配电系统等的设备和仪表。其中，污泥脱水系统采用2台板框式压滤机，由自成体系独立运行并通过DP总线连接到水厂自控体系。

4 水厂上位机监控系统

各PLC主站与中央控制室的各服务器、工作站、交换机通过光纤环网通信。上位机采用服务器一客户端方式.包活2台互为冗余的服务器和4台客户端工作站，采用FACTORY TALK VIEW SE作为编程软件，构建基于以太网的中央监控系统，实现全厂的生产运行监视、生产调度、水质监控和数据服务等功能。通过中央控制室的工作站主机，可以实现全厂工艺设备的运行状态、工艺过程参数的采集和监视；通过远程控制相关设备、设定运行参数，配合工艺运行过程可实现优质制水。

5 PLC技术在水厂各分站中的应用

5.1 取水泵站的PLC技术应用

①检测参数包括：可对温度、原水PH值、原水进水阀超限位报警、原水进水阀限位开关、流量、浊度、原水进水阀开度以及原水进水阀故障报警进行检测。

②主要功能有：向监控计算机传输运行参数与吸水井、原水泵的运行状态；可接收监控计算机的命令，并付诸实践。

5.2 加药的PLC技术

①检测参数有：计量泵与计量泵变频装置手/自动；计量泵冲程、计量泵变频装置及其故障检测；溶液池以及溶解池液位的超高位报警以及连续检测；计量泵、搅拌器开停；搅拌器开停等等。

②主要功能有：向监控计算机传输加氯设备、加药泵、药池等的运行参数与运行状态；可接收监控计算机的命令，并付诸实践。

5.3 公共冲洗的PLC技术

①检测参数有：出口旁路的阀的手/自动、故障、开关；反冲洗鼓风机的故障、开停、手动/自动；出口阀的故障及开关状态、手/自动；反冲洗水泵故障、开停、手/自动等。

②主要功能有：利用FIPW AI'实现子站和主站间网络连接，确保子站和主站在系统上互为后备，在子站被编写滤池的反冲和运行程序。如此即可有效保证系统的安全性，再加上滤池的控制系统的电缆线数量不多，因此更便于检修。

5.4 沉淀池PLC技术

①检测参数有：沉淀池分管进水阀开关位置限位、沉淀池分管进水阀故障状态、SCD、沉淀池分管进水阀开关状态、沉淀池分管进水阀（手/自动状态）、沉淀后浊度、沉淀池水位；排泥机手/自动；排泥机运行/停止状态、排泥机故障、排泥机前进/后退等。

②主要功能有：依照污泥的时间周期或者浓度的开关作出是否要排泥的决策；结合生产的实际需求决定停用或者启动沉淀池；接收并实施监控计算机的命令。

6 结 语

伴随PLC技术在水厂自控系统内的普及与运用，水厂自控系统正在朝着生产信息集成、信息采集、信息传递、企业的生产工艺调度、生产水质监控、自动投加药的方向发展。

在此大环境下，应积极地将计算机软件技术广泛地运用到水厂的营销、生产、办公等上，针对企业生产技术进行全方位地优化升级，建立起现代的、相对规范的信息化管理系统。

参考文献：

[1] 吴红兰，纪涛.基于PLC控制技术实现水厂自控系统的设计 [J].测控技 术，2006（25（7）.